Численное моделирование инжекции струи водорода в канал с каверной
Выдув струй в сверхзвуковой внешний поток используется для охлаждения поверхностей и для подачи топлива в камеру сгорания сверхзвуковых летательных аппаратов. Физическая картина таких течений весьма сложна, и для их исследования следует использовать все доступные методы.
В настоящей работе задача о выдуве струи водорода во внешний турбулентный воздушный поток при числе Маха М=2.5 исследуется методом математического моделирования. Область течения представляет собой плоский канал с каверной, выдув водорода производится вблизи передней стенки каверны. В качестве математической модели используются полные осредненные уравнения Навье-Стокса, замыкаемые двухпараметрической моделью турбулентности k-w. Для расчета привлекается коммерческий пакет ANSYS FLUENT 12.0.
Возникающие отрывные и поперечные скачки, контактные разрывы, волны разрежения и отрывные зоны образуют сложную волновую картину. Расчет параметров такого течения является сложной задачей, результаты которой в значительной мере зависят от выбора модели турбулентности и метода расчета.
Алгоритм и программа верифицированы по экспериментальным данным.
Параметрическое исследование задачи осуществляется при различных углах выдува струи и массового расхода. Показано, что увеличение массового расхода приводит к увеличению высоты проникновения струи в основной поток, что является положительным с точки зрения улучшения перемешивания инжектируемого газа с течением в канале. С другой стороны, увеличение массового расхода приводит к росту интенсивности отрывной ударной волны перед точкой выдува и, как следствие, к появлению поперечной ударной волны и запиранию течения в канале. Влияние угла выдува струи влияет на течение аналогичным образом: с приближением угла к нормальному, увеличивается высота проникновения струи и интенсивность отрывного скачка.
To reports list
|
